Нервные клетки помогают защитить кишечник от воспаления

Как защитник нашего здоровья иммунная система должна выявлять и реагировать на инфекцию, чтобы ее уничтожить и в тоже время не повредить собственные ткани. Необходимость такого баланса является наиболее важной в кишечнике, так как он находится под постоянной угрозой бактерий, таких как Сальмонелла, попадающих к нам с пищей, которую мы употребляем. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cell.

Авторы нового исследования из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке пришли к выводу, что нейроны кишечника работают совместно с клетками иммунной системы для более точного поддержания данного баланса и предотвращения чрезмерного повреждения тканей кишечника.

«Сопротивляемость к инфекциям должна сочетаться с толерантностью к чувствительной системе кишечника. В нашей работе мы смогли определить механизм, с помощью которого нейроны работают совместно с клетками иммунной системы, помогая тканям кишечника адекватно реагировать на воспаление», – говорит автор исследования Даниэль Муцида (Daniel Mucida).

Ученые считают, что результаты их исследования помогут разработать новые методы лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта, например, таких как синдром раздраженного кишечника.

По данным ученых, площадь поверхности слизистой оболочки кишечника человека составляет 300 м² и является крупнейшей поверхностью тела человека, подвергающейся воздействию потенциальных возбудителей из окружающей среды. Кишечник всасывает в среднем около 100 грамм белка в день и является убежищем для около 100 триллионов «дружественных» бактерий.

Для поддержания безопасности такой большой площади в кишечнике находится большое количество, по сравнению с другими частями человеческого тела, белых кровяных клеток.

Авторы исследования изучили две разновидности белых кровяных клеток, известные также как макрофаги: макрофаги собственной пластинки слизистой оболочки, располагающиеся в слизистых оболочках кишечника, и макрофаги мышечного слоя кишечника, расположенные гораздо глубже в тканях кишечника.

Используя 3D систему визуализации, авторы исследования изучили различия клеточных структур двух видов этих макрофагов. Ученые обнаружили, что в стенках кишечника их окружают нейроны. Кроме этого, при помощи инструментов транскрипционного анализа ученые изучили у макрофагов различные группы генов. В макрофагах собственной пластинки слизистой оболочки кишечника были более выражены провоспалительные гены, в то время как в макрофагах мышечного слоя наблюдалось повышенное содержание антивоспалительных генов. Авторы исследования говорят, что они хотели узнать, почему у макрофагов преобладают те или иные гены.

«Мы пришли к выводу, что один из основных сигналов приходит от нейронов, которые видны на наших изображениях и обволакивают макрофаги мышечного слоя», – объясняет автор исследования.

В последующих экспериментах ученые выявили на поверхности макрофагов мышечного слоя рецепторы, реагирующие на норадреналин (нейромедиатор, который высвобождают нейроны). Ученые предполагают, что при помощи данного механизма нейроны кишечника контролируют процесс воспаления. Авторы исследования также обнаружили, что макрофаги мышечного слоя гораздо быстрее активируются в процессе воздействия нейрона, чем при взаимодействии с другими иммунными клетками. Авторы исследования предполагают, что при таком механизме клетки способны быстрее реагировать на инфекцию – в течение 1 или 2 часов, несмотря на то, что расположены глубоко в стенке кишечника, далеко от источника инфекции.

По данным ученых, у них теперь гораздо больше представлений о том, как нейроны и макрофаги кишечника взаимодействуют друг с другом, чтобы предотвратить повреждения слизистой оболочки от воспаления.

«Вероятно, тяжелые заболевания нарушают механизм, приводящий к повреждению тканей и к таким состояниям как синдром раздраженного кишечника. Результаты данного исследования могут быть использованы для разработки нового метода лечения данных заболеваний», – заключает автор исследования.

Авторы другого исследования пришли к выводу, что бактерии, живущие в легких, воздействуют на иммунную систему через иммунные клетки, которые вырабатывают антитела.

Подробнее в научной статье:

Gabanyi I. et al. Neuro-immune Interactions Drive Tissue Programming in Intestinal Macrophages //Cell. – 2016.